硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用技术

技术编号:20037000 阅读:49 留言:0更新日期:2019-01-09 01:10
硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用,按比例以重量计,将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中,40℃,500r/min条件下维持搅拌半小时,再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h,加入3‑6份硅烷偶联剂,反应4h即可得到硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系。

Silanized organophenol-nano-silica system and its preparation method and Application

Silanized organophenol nano-silica system and its preparation method and application. Six parts of silicon source and 40 parts of organophenol substances were mixed in four bottles by proportion and weight, and stirred for half an hour at 40 C and 500 r/min. The mixture of eight alkaline catalysts and 10 parts of water was dripped from a constant pressure funnel for 2 hours, and 3_6 parts of silane coupling agent were added. Silanization could be obtained in 4 hours. Organic phenol nano-silica system.

【技术实现步骤摘要】
硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用
本专利技术属于新材料
,具体涉及一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用。
技术介绍
酚醛泡沫塑料是近些年发展起来的一类新型泡沫塑料,酚醛泡沫相对于聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫,在耐高温方面有明显优势,酚醛泡沫能够在-196-200℃温度范围内长期使用而不会变形和降解。酚醛泡沫还具有质轻、隔热、燃烧时低烟、低毒、无明显火焰、无滴落物、热导率低,隔热性能好,优良的电绝缘性能,具有耐化学腐蚀、耐霉菌的优点,因此在建筑保温、石油化工行业、航空航天器绝热方面有广阔的应用前景。酚醛泡沫具有卓越的阻燃、隔热性能,同时其力学性能差、机械强度低,这些缺点都严重制约了它的应用范围和使用寿命酚醛树脂的阻燃性是众多常见聚合物材料中最好的,用酚醛树脂作为阻燃材料的基体,可以大大提高材料的阻燃性能。多年来,人们对酚醛泡沫的增韧改性进行了大量研究,其中,纳米粒子改性酚醛泡沫就是其热点。SiO2/酚醛树脂纳米复合材料具有稳定性高、结构均一和较好的机械性能,纳米SiO2与有机聚合物复合而成的纳米复合材料不但兼具两者的基本性能,并且还呈现出一些纳米复合材料特有的性能,因而纳米SiO2广泛应用于橡胶、泡沫塑料、粘合剂和功能材料等领域,能有效地提高复合基体的拉伸强度、耐磨性、流变性、抗老化等性能。由于纳米SiO2粒子表面存在大量羟基,表面活性很高,处于热力学的非稳定态,易于团聚,在聚合物中的分散性及其与聚合物的界面粘结状况不好,容易发生相分离,从而影响了纳米颗粒的实际应用效果。因此需要对纳米SiO2进行改性,提高其表面疏水性。通过六甲基二硅氮烷对二氧化硅气凝胶进行硅烷化疏水处理,减少了胶粒表面的-OH,使亲水性二氧化硅凝胶转变成疏水性凝胶,极大地提高了相应二氧化硅气凝胶在空气中的稳定性。用硅烷偶联剂有机低分子化合物对纳米SiO2进行接枝改性。将有机分子链连接到纳米SiO2表面高活性点上,增加溶胶SiO2颗粒的空间稳定化作用;且在SiO2胶粒表面接枝高反应活性基团,赋予SiO2胶粒一定的功能性。既可防止颗粒的团聚,又增加了无机相在有机相中的分散性。
技术实现思路
解决的技术问题:本专利技术提供一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系及其制备方法和应用,专门用于建筑保温材料,通过添加了纳米级的SiO2,对酚醛泡沫进行改性,降低树脂粘性,使得各原料混合性能提高,简化了生产工艺,提高了生产效率。技术方案:一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法,步骤为:按比例以重量计,将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中,40-50℃,400-500r/min条件下维持搅拌半小时,再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h,加入3份硅烷偶联剂,反应4h即可得到硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系。上述硅源为正硅酸乙酯(TEOS)、四丙氧基硅烷(TPOS)、硅溶胶或水玻璃。上述有机酚类物质为腰果酚、腰果壳油、香草醛、苯酚、间苯二酚或间甲酚。上述碱性催化剂为37wt.%氨水、30wt.%氢氧化钠溶液、30wt.%氢氧化钙溶液或30wt.%氢氧化钡溶液。上述硅烷偶联剂为KH-560,三甲基氯硅烷、丙基三甲氧基硅烷或1,1,3,3-四甲基二硅烷。上述制备方法制得的硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系。上述硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系在制备木质素酚醛树脂中的应用。硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系在制备木质素酚醛树脂中的应用,按比例以重量计,先进行木质素的氧化降解,随后加入5-10份硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系,然后升温至70-75℃,加入48份多聚甲醛,升温至80-83℃,恒温2h,添加12份尿素,降温至40-50℃出料,即可得到硅烷化纳米二氧化硅木质素酚醛树脂。上述木质素为碱木质素、酶解木质素或木质素磺酸盐。有益效果:由于硅烷化纳米SiO2的耐高温特性,可以提高保温材料的耐热性,用硅烷偶联剂有机低分子化合物对纳米SiO2进行接枝改性,将有机分子链连接到纳米SiO2表面高活性点上,增加溶胶SiO2颗粒的空间稳定化作用;且在SiO2胶粒表面接枝高反应活性基团,赋予SiO2胶粒一定的功能性。硅烷化纳米SiO2化学稳定性好,分散性好,简化了工艺流程,提高了反应效率,木质素替代价格低廉,大大降低了生产成本。与传统制备纳米二氧化硅时的溶剂,如甲醇、乙醇、异丙醇相比,硅烷化纳米二氧化硅添加到酚醛树脂中时,本专利技术摒弃了后期频繁的去离子水洗涤分离步骤和小分子醇的分离纯化回收过程,简化了实验工艺,提高了生产效率。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容,但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下,对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换,均属于本专利技术的范围。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。木质素氧化降解工艺参照中国专利技术申请CN102504477A(201110314750.2)进行。在反应活性试验中,游离醛由空白实验的1.45%降至0.93%,游离醛含量由空白实验的0.33g降至0.1g,反应活性明显提高。因此树脂的反应温度没有高温阶段(90-95℃),同时反应时间缩短,在80-85℃由原来的2h-2.5h(有高温阶段)缩短至1.5-2h。实施例1第一步,对硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备:将6g四丙氧基硅烷和150g苯酚置于40℃水浴加热的四口瓶中,500r/min条件下搅拌0.5h,随后将盛有8g氨水和10g水的混合液由恒压漏斗滴加1h,滴加完成后继续搅拌1h,加入3g三甲基氯硅烷,继续反应3h,得到三甲基氯硅烷化间二苯酚-纳米二氧化硅体系。第二步,对硅烷化纳米二氧化硅改性酚醛树脂进行原料制备:将四口烧瓶置于40℃水浴中,将105g三甲基氯硅烷化间二苯酚-纳米二氧化硅体系,3g氢氧化钙,依次加入到四口烧瓶中,500r/min条件下搅拌,升温至75℃,平均分三批加入总计24g多聚甲醛,每次间隔10min,待最后一批加完,升温至85℃,反应1.5h,然后加入15g尿素,降温,50℃出料,得到硅烷化纳米二氧化硅改性酚醛树脂。第三步:在反应活性试验中,游离醛百分数由空白实验的1.64%降至0.73%,游离醛含量由空白实验的0.56g降至0.14g,反应活性明显提高。实施例2第一步,进行木质素的化学降解:将15g水和15g木质素置于50℃水浴加热的四口烧瓶中,加入5g20wt.%的NaOH溶液和2gH2O2溶液,500r/min条件下搅拌2h,对木质素进行化学降解的预处理;第二步,对硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备:将6g四丙氧基硅烷和170g苯酚置于40℃水浴加热的四口瓶中,500r/min条件下搅拌0.5h,随后将盛有8g25wt.%氨水和10g水的混合液由恒压漏斗滴加1h,滴加完成后继续搅拌1h,加入3g三甲基氯硅烷,继续反应3h,得到丙基三甲氧基硅烷化-纳米二氧化硅体系;第三步,对硅烷化纳米二氧化硅木质素基酚醛树脂进行原料制备:将90g丙基三甲氧基硅烷化-纳米二氧化硅体系,氧化降解后的木质素,3g氢氧化钡,按顺序依次加入到四口烧瓶中,500r/min条件下搅拌,升温至75℃,分两批加入24g多聚甲醛,每次间隔15min,待最后一批加完,升温至85℃本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系的制备方法,其特征在于步骤为:按比例以重量计,将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中,40‑50℃,400‑500r/min条件下维持搅拌半小时,再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h,加入3份硅烷偶联剂,反应4h即可得到硅烷化有机酚‑纳米二氧化硅体系。

【技术特征摘要】
1.一种硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法,其特征在于步骤为:按比例以重量计,将6份硅源和40份有机酚类物质混合于四口瓶中,40-50℃,400-500r/min条件下维持搅拌半小时,再将8份碱性催化剂与10份水的混合液由恒压漏斗滴加2h,加入3份硅烷偶联剂,反应4h即可得到硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系。2.根据权利要求1所述硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法,其特征在于所述硅源为正硅酸乙酯(TEOS)、四丙氧基硅烷(TPOS)、硅溶胶或水玻璃。3.根据权利要求1所述硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法,其特征在于所述有机酚类物质为腰果酚、腰果壳油、香草醛、苯酚、间苯二酚或间甲酚。4.根据权利要求1所述硅烷化有机酚-纳米二氧化硅体系的制备方法,其特征在于所述碱性催化剂为37wt.%氨水、30wt.%氢氧化钠溶液、30wt.%氢氧化钙溶液或30wt.%氢氧化钡溶液。...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡立红张娜薄采颖周永红
申请(专利权)人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1